Аноды для литий-ионных батарей научились получать экологически чисто

Ученые вместе с французскими коллегами разработали экологически чистый метод получения анодов для литий-ионных батарей на основе соединений германия.

Литий-ионные батареи — самый распространенный тип химических источников тока. Их можно встретить в каждом смартфоне, ноутбуке, планшете и электромобиле. Эти устройства состоят из электролита и двух электродов — катода и анода — которые подключаются к внешней цепи. Катод представляет собой соль лития, помещенную на алюминиевую фольгу, а анод — графит, расположенный на медной фольге. Электрический ток создается при движении заряженных частиц: ионов лития к катоду и электронов к аноду. Когда все частицы достигают нужного им электрода, аккумулятор разряжается. При зарядке происходит обратный процесс.

Графит в литий-ионных аккумуляторах используют благодаря его свойству улавливать литий в своих кольцах. Чем больше ионов и электронов сможет поймать такая ловушка, тем большей энергоемкостью будет обладать батарея. Аккумуляторы с высокой емкостью медленнее разряжаются, что очень важно для разработчиков современных смартфонов и планшетов. Но у таких устройств есть и недостаток: увеличить их энергоемкость можно только увеличивая объем графита, а массивные аккумуляторы оказываются не востребованы на многих рынках. Поэтому сейчас графит в составе батарей пытаются заменить соединениями германия и кремния. У некоторых из них энергоемкость до пяти раз выше, чем у графита.

Однако германий в виде анодного материала может сильно деформироваться в течение постоянных циклов заряда-разряда. Это, в свою очередь, приводит к быстрому износу батареи. Решением проблемы может стать нанесение этого металла в виде наночастиц на поверхность анода, что позволит таким образом предохранить материал от деформации. Однако тут возникает новая проблема. Процесс получения наночастиц сейчас включает в себя применение очень токсичных и летучих соединений — галогенпроизводных — хлоридов, фторидов, йодидов. Поэтому наладить масштабное производство анодов из соединений германия до сих пор не удавалось.

«Наши исследования направлены на разработку новых, пригодных к практической реализации, экологически безопасных, простых и высокоэффективных методов получения наночастиц германия высокой степени чистоты. С их помощью можно увеличить энергоэффективность литий-ионных батарей. Разработанный метод электроосаждения наночастиц из цитрата германия — это результат нескольких лет серьезной работы», — подчеркивает руководитель проекта, старший научный сотрудник .

Ученые, , предложили использовать метод электроосаждения без применения токсичных галогенпроизводных вроде хлорида германия. Новый способ основан на изготовлении анодного материала из легкодоступных и безопасных соединений. Вместо хлорида германия ученые получили наночастицы из относительно безопасного цитрата германия. Для этого диоксид германия обрабатывали лимонной кислотой. Все эти соединения стабильные, недорогие и не образуют вредных для человека и природы летучих соединений. Не исключено, что такой экологически чистый способ получения наночастиц в дальнейшем будет использован для промышленного производства батарей.

Записи созданы 69

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх